Theorem txindis 23557

Description: The topological product of indiscrete spaces is indiscrete. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Aug-2015.)

Assertion

Ref	Expression
txindis	⊢ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) = {∅, (𝐴 × 𝐵)}

Proof of Theorem txindis

Dummy variables 𝑥 𝑤 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		neq0 4325	. . . . . . 7 ⊢ (¬ 𝑥 = ∅ ↔ ∃𝑦 𝑦 ∈ 𝑥)
2		indistop 22925	. . . . . . . . . . 11 ⊢ {∅, 𝐴} ∈ Top
3		indistop 22925	. . . . . . . . . . 11 ⊢ {∅, 𝐵} ∈ Top
4		eltx 23491	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (({∅, 𝐴} ∈ Top ∧ {∅, 𝐵} ∈ Top) → (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ∃𝑧 ∈ {∅, 𝐴}∃𝑤 ∈ {∅, 𝐵} (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)))
5	2, 3, 4	mp2an 692	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑥 ∃𝑧 ∈ {∅, 𝐴}∃𝑤 ∈ {∅, 𝐵} (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥))
6		rsp 3228	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝑥 ∃𝑧 ∈ {∅, 𝐴}∃𝑤 ∈ {∅, 𝐵} (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥) → (𝑦 ∈ 𝑥 → ∃𝑧 ∈ {∅, 𝐴}∃𝑤 ∈ {∅, 𝐵} (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)))
7	5, 6	sylbi 217	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → (𝑦 ∈ 𝑥 → ∃𝑧 ∈ {∅, 𝐴}∃𝑤 ∈ {∅, 𝐵} (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)))
8		elssuni 4910	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → 𝑥 ⊆ ∪ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}))
9		indisuni 22926	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ( I ‘𝐴) = ∪ {∅, 𝐴}
10		indisuni 22926	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ( I ‘𝐵) = ∪ {∅, 𝐵}
11	2, 3, 9, 10	txunii 23516	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)) = ∪ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵})
12	8, 11	sseqtrrdi 3998	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → 𝑥 ⊆ (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)))
13	12	ad2antrr 726	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∧ (𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵})) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑥 ⊆ (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)))
14		ne0i 4314	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) → (𝑧 × 𝑤) ≠ ∅)
15	14	ad2antrl 728	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (𝑧 × 𝑤) ≠ ∅)
16		xpnz 6145	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ ((𝑧 ≠ ∅ ∧ 𝑤 ≠ ∅) ↔ (𝑧 × 𝑤) ≠ ∅)
17	15, 16	sylibr 234	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (𝑧 ≠ ∅ ∧ 𝑤 ≠ ∅))
18	17	simpld 494	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑧 ≠ ∅)
19	18	neneqd 2936	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → ¬ 𝑧 = ∅)
20		simpll 766	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑧 ∈ {∅, 𝐴})
21		indislem 22923	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ {∅, ( I ‘𝐴)} = {∅, 𝐴}
22	20, 21	eleqtrrdi 2844	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑧 ∈ {∅, ( I ‘𝐴)})
23		elpri 4622	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑧 ∈ {∅, ( I ‘𝐴)} → (𝑧 = ∅ ∨ 𝑧 = ( I ‘𝐴)))
24	22, 23	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (𝑧 = ∅ ∨ 𝑧 = ( I ‘𝐴)))
25	24	ord 864	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (¬ 𝑧 = ∅ → 𝑧 = ( I ‘𝐴)))
26	19, 25	mpd 15	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑧 = ( I ‘𝐴))
27	17	simprd 495	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑤 ≠ ∅)
28	27	neneqd 2936	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → ¬ 𝑤 = ∅)
29		simplr 768	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑤 ∈ {∅, 𝐵})
30		indislem 22923	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ {∅, ( I ‘𝐵)} = {∅, 𝐵}
31	29, 30	eleqtrrdi 2844	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑤 ∈ {∅, ( I ‘𝐵)})
32		elpri 4622	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑤 ∈ {∅, ( I ‘𝐵)} → (𝑤 = ∅ ∨ 𝑤 = ( I ‘𝐵)))
33	31, 32	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (𝑤 = ∅ ∨ 𝑤 = ( I ‘𝐵)))
34	33	ord 864	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (¬ 𝑤 = ∅ → 𝑤 = ( I ‘𝐵)))
35	28, 34	mpd 15	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑤 = ( I ‘𝐵))
36	26, 35	xpeq12d 5682	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (𝑧 × 𝑤) = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)))
37		simprr 772	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)
38	36, 37	eqsstrrd 3992	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵}) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)) ⊆ 𝑥)
39	38	adantll 714	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∧ (𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵})) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)) ⊆ 𝑥)
40	13, 39	eqssd 3974	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∧ (𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵})) ∧ (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥)) → 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)))
41	40	ex 412	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∧ (𝑧 ∈ {∅, 𝐴} ∧ 𝑤 ∈ {∅, 𝐵})) → ((𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥) → 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
42	41	rexlimdvva 3196	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → (∃𝑧 ∈ {∅, 𝐴}∃𝑤 ∈ {∅, 𝐵} (𝑦 ∈ (𝑧 × 𝑤) ∧ (𝑧 × 𝑤) ⊆ 𝑥) → 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
43	7, 42	syld 47	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → (𝑦 ∈ 𝑥 → 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
44	43	exlimdv 1932	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → (∃𝑦 𝑦 ∈ 𝑥 → 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
45	1, 44	biimtrid 242	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → (¬ 𝑥 = ∅ → 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
46	45	orrd 863	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → (𝑥 = ∅ ∨ 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
47		vex 3461	. . . . . 6 ⊢ 𝑥 ∈ V
48	47	elpr 4623	. . . . 5 ⊢ (𝑥 ∈ {∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))} ↔ (𝑥 = ∅ ∨ 𝑥 = (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
49	46, 48	sylibr 234	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) → 𝑥 ∈ {∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))})
50	49	ssriv 3960	. . 3 ⊢ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ⊆ {∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))}
51	9	toptopon 22840	. . . . . . 7 ⊢ ({∅, 𝐴} ∈ Top ↔ {∅, 𝐴} ∈ (TopOn‘( I ‘𝐴)))
52	2, 51	mpbi 230	. . . . . 6 ⊢ {∅, 𝐴} ∈ (TopOn‘( I ‘𝐴))
53	10	toptopon 22840	. . . . . . 7 ⊢ ({∅, 𝐵} ∈ Top ↔ {∅, 𝐵} ∈ (TopOn‘( I ‘𝐵)))
54	3, 53	mpbi 230	. . . . . 6 ⊢ {∅, 𝐵} ∈ (TopOn‘( I ‘𝐵))
55		txtopon 23514	. . . . . 6 ⊢ (({∅, 𝐴} ∈ (TopOn‘( I ‘𝐴)) ∧ {∅, 𝐵} ∈ (TopOn‘( I ‘𝐵))) → ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∈ (TopOn‘(( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
56	52, 54, 55	mp2an 692	. . . . 5 ⊢ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∈ (TopOn‘(( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)))
57		topgele 22853	. . . . 5 ⊢ (({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∈ (TopOn‘(( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))) → ({∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))} ⊆ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∧ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ⊆ 𝒫 (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))))
58	56, 57	ax-mp 5	. . . 4 ⊢ ({∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))} ⊆ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ∧ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) ⊆ 𝒫 (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)))
59	58	simpli 483	. . 3 ⊢ {∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))} ⊆ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵})
60	50, 59	eqssi 3973	. 2 ⊢ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) = {∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))}
61		txindislem 23556	. . 3 ⊢ (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵)) = ( I ‘(𝐴 × 𝐵))
62	61	preq2i 4710	. 2 ⊢ {∅, (( I ‘𝐴) × ( I ‘𝐵))} = {∅, ( I ‘(𝐴 × 𝐵))}
63		indislem 22923	. 2 ⊢ {∅, ( I ‘(𝐴 × 𝐵))} = {∅, (𝐴 × 𝐵)}
64	60, 62, 63	3eqtri 2761	1 ⊢ ({∅, 𝐴} ×t {∅, 𝐵}) = {∅, (𝐴 × 𝐵)}

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∨ wo 847   = wceq 1539  ∃wex 1778   ∈ wcel 2107   ≠ wne 2931  ∀wral 3050  ∃wrex 3059   ⊆ wss 3924  ∅c0 4306  𝒫 cpw 4573  {cpr 4601  ∪ cuni 4880   I cid 5544   × cxp 5649  ‘cfv 6527  (class class class)co 7399  Topctop 22816  TopOnctopon 22833   ×_t ctx 23483

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2706  ax-sep 5263  ax-nul 5273  ax-pow 5332  ax-pr 5399  ax-un 7723

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2808  df-nfc 2884  df-ne 2932  df-ral 3051  df-rex 3060  df-rab 3414  df-v 3459  df-sbc 3764  df-csb 3873  df-dif 3927  df-un 3929  df-in 3931  df-ss 3941  df-nul 4307  df-if 4499  df-pw 4575  df-sn 4600  df-pr 4602  df-op 4606  df-uni 4881  df-iun 4966  df-br 5117  df-opab 5179  df-mpt 5199  df-id 5545  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-iota 6480  df-fun 6529  df-fn 6530  df-f 6531  df-fv 6535  df-ov 7402  df-oprab 7403  df-mpo 7404  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-topgen 17442  df-top 22817  df-topon 22834  df-bases 22869  df-tx 23485

This theorem is referenced by: (None)